KR0180867B1 - 비용매상 2-페닐에탄올계 에스테르 화합물의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 비용매상에서 효소를 이용한 에스테르 화합물의 제조방법에 관한 것으로, 좀더 상세하게는 비용매하에서 리파제를 이용하여 2-페닐에탄올과 유기산 또는 아실기를 갖는 화합물을 30∼70℃의 온도범위에서 에스테르 반응시켜 비용매상 2-페닐에탄올계 에스테르 화합물을 제조하는 방법에 관한 것이다. 본 발명은 유기용매를 사용하지 않으므로 안전하며 생산비를 절감할 수 있고, 에스테르의 분리, 회수가 용이하여 용매상에서의 합성시의 단점을 보완한 제조방법이다.
Description
본 발명은 비용매상에서 효소를 이용하여 2-페닐에탄올계 에스테르 화합물을 제조하는 방법에 관한 것으로, 좀더 상세하게는 비용매하에서 효소, 특히 리파제를 촉매로 이용하여 기질을 직접 반응시켜 2-페닐에탄올로부터 2-페닐에탄올계 에스테르 화합물을 제조하는 방법에 관한 것이다.
본 발명에서 언급된 2-페닐에탄올와 2-페닐에탄올계 에스테르 화합물, 예를 들어, 페닐에틸 아세테이트(페닐초산에틸), 페닐에틸 프로피오네이트(페닐프로피온산에틸), 또는 페닐에틸부티레이트(페닐부틸산에틸)은 향료로 사용된다.
일반적으로 에스테라제의 일종인 리파제를 이용하여 에스테르 화합물을 제조하는 과정은 알코올과 산이 반응하여 에스테르 화합물과 물이 생성되는 것이다.
화학합성법으로 2-페닐에탄올로부터 페닐초산에틸의 합성이 가능하고, 또한 발효에 의해서도 페닐초산에틸의 생성이 확인되었지만(Fukuda et al., 1990 Agric. Biol. Chem. 54: 269-271; Agric. Biol. Chem. 54: 3151-3156; Albertazzi et al., 1994 Biotechnol. Lett. 16: 491-496; Jiang, 1995 Process Biochemistry 30: 635-640), 수용액상에서 생성된 페닐초산에틸의 농도는 매우 낮다.
이러한 단점을 극복하기 위하여 본 발명자들은 유기용매상에서의 반응을 통하여 2-페닐에탄올로부터 페닐초산에틸의 합성에 성공하였고, 현재 대한민국 특허출원 제96-9261호로 출원중에 있다. 그러나, 상기 방법은 용매하에서의 반응이므로 반응후에 용매를 분리함에 따라 정제비용이 상승하는 단점이 있다.
한편, 최근에 Carta 등은 비용매하에서 직접 기질만 사용하여 이소아밀프로피오네이트(isoamylpropionate)를 합성하였고(Carta et al., 1992 Enzyme Microb. Technol. 14: 904-910), 또한 제라니올 에스테르(geraniol ester)들의 합성이 기질만의 존재하에서 이루어졌다(Oguntimein et al., 1995 Biotechnol, Lett. 17:77-82).
이에 본 발명자들도 비용매상에서 알코올과 유기산을 리파제 촉매하에 반응시켜 에스테르 화합물을 제조하였고, 현재 대한민국 특허출원 제 96-9260호로 출원중에 있다.
따라서, 본 발명에서는 비용매하에서 리파제를 이용하여 2-페닐에탄올과 유기산만을 반응시켜 2-페닐에탄올계 에스테르 화합물을 제조하는데 성공하였다.
본 발명의 목적은 비용매하에서 2-페닐에탄올계 에스테르 화합물을 제조하는 방법을 제공하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 방법은 비용매하에서 리파제를 이용하여 2-페닐에탄올과 유기산을 30∼70℃의 온도범위에서 에스테르 반응시키는 것으로 이루어진다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 방법은 비용매하에서 리파제를 이용하여 2-페닐에탄올과 아실기를 갖는 화합물을 30∼70℃의 온도범위에서 트랜스 에스테르 반응시키는 것으로 이루어진다.
이하 본 발명을 좀더 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.
본 발명에 따르면, 에스테라제의 일종인 리파제를 촉매를 하여 2-페닐에탄올과 유기산 또는 아실기를 갖는 화합물을 비용매하에서 반응시킴으로써 2-페닐에탄올계 에스테르 화합물을 제조할 수 있다.
본 발명에 따라 리파제에 의해 에스테르 화합물을 제조되는 방법은 하기 반응식(Ⅰ)과 같다.
2-페닐에탄올 + 유기산 또는 아실기를 갖는 화합물
→ 에스테르 화합물 ― (Ⅰ)
이때, 유기산은 2-페닐에탄올과 에스테르 교환반응이 일어나며, 아실기를 갖는 화합물은 트랜스 에스테르 교환반응이 일어난다.
한편, 본 발명에 사용되는 유기산은 초산, 프로피온산 또는 부틸산이 바람직하며, 아실기를 갖는 화합물은 비닐초산, 무수초산 또는 초산에틸등이 사용될 수 있다. 상기 2-페닐에탄올은 유기산 또는 아실기를 갖는 화합물에 대하여 몰비로 0.01 ∼10배, 바람직하게는 0.2 ∼5배이다. 이때, 상기 범위를 벗어나면 반응효율이 저하되는 단점이 있다.
본 발명에 사용될 수 있는 리파제는 돼지췌장에서 추출하거나, 미생물 등에서 얻은 분말이나 액상 형태로 제공되는 효소 또는 고정화된 리파제, 또는 리파제를 함유하는 생물세포 및 고정화된 생물세포를 모두 포함하지만, 소수성 담체에 고정화된 리파제가 바람직하다. 특히, 아크릴 수지를 담체로 사용하는 리파제가 바람직하다.
본 발명에 바람직한 리파제로 상업적으로 판매되는 것으로는 노보사의 Novozym 435, 노보사의 Lypozym Im, Rahm사의 Rahm 7023C, 또는 시그마사의 PPL 등이 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 실리콘/테프론 고무마개로 공기의 흐름을 차단한 15mL의 바이알에 리파제를 넣고, 실온 또는 그 보다 높은 온도에서 액상의 2-페닐에탄올과 유기산 또는 아실 화합물을 정량, 주입하여 반응시킨다. 이때 반응온도는 상온에서도 가능하며 필요에 따라 30∼70℃로 유지시키는 것이 바람직하고, 반응시간은 24시간이면 충분하다. 상기 온도가 30℃ 미만이면 반응속도가 늦어지고, 70℃를 초과하면 효소의 변성을 야기시켜 결과적으로 생산성을 저하시키는 문제점이 있다. 생선된 에스테르 화합물은 반응물로부터 증류에 의해 쉽게 분리할 수 있다.
상기 에스테르 화합물은 개스크로마토그래피(휴렛-패카드사 제품 모델 5890)를 이용하여 정량할 수 있다. 분석조건으로는 휴렛-패카드사의 HP-1 캐필러리 칼럼(내경 0.32mn, 길이 25m)을 100℃에서 1분간 가열하고, 분당 10℃씩 250℃까지 증가시킨 뒤 250℃에서 1분간 정지시켰다. 캐리어로는 헬륨개스를 분당 2mL의 속도로 흘리고, 250℃에서 FID(flame ionization detector)를 사용하여 검출하였다. 2-페닐에탄올은 6.4분, 페닐초산에틸 8.3분, 페닐프로피온산에틸은 9.7분, 페닐부틸산에틸은 11.1분에서 검출되었다.
이하 실시예를 통하여 본 발명을 좀더 구체적으로 설명하지만, 하기예에 본 발명의 범주가 한정되는 것은 아니다.
[실시예 1]
실리콘 고무마게로 공기의 흐름을 차단시킨 15mL 바이알에 노보사의 Novozym 435 200mg을 넣고, 액상의 2-페닐에탄올(후르카사 제품) 4.5mL에 액상의 초산(후르카사 제품) 0.5mL을 각각 정량하여 바이알에 주입한 후, 교반조를 사용하여 30℃에서 반응시켰다. 일정 시간마다 바이알에서 일정량의 내용물을 회수하여 얼음에서 급냉각시켜 반응을 중단시킨 후, 원심분리기로 효소와 생성물을 분리한 후 상등액을 휴렛-패카드사의 개스크로마토그래피(제품 모델 5890)를 이용하여 정량하였다. 반응시간에 따른 페닐초산에틸의 생성량을 측정하여 하기 표1에 기재하였다.
한편, 분석조건으로는 휴렛-패카드사의 HP-1 캐필러리 칼럼(내경 0.32mm, 길이 25m)을 100℃에서 1분간 가열하고, 분당 10℃씩 250℃까지 증가시킨 뒤 250℃에서 1분간 정지시켰다. 캐리어로는 헬륨개스를 분당 2mL의 속도로 흘렸다.
[실시예 2∼6]
실시예 1의 조건중 2-페닐에탄올 : 초산의 몰비를 0.053에서 4.3까지 조절하여 24시간 반응후 바이알의 내용물을 회수하여 얼음에 급냉각시켜 반응을 중단시킨 후, 실시예 1의 방법에 따라 분석하였다. 결과를 하기 표 2에 기재하였다.
[실시예 7∼9]
실시예 4의 조건중 효소인 리파제의 양을 20에서 400mg까지 변화시켜 반응을 하였다. 24시간 반응후 바이알의 내용물을 회수하여 얼음에 급냉각시켜 반응를 중단시킨후, 실시예 1의 방법에 따라 분석하였다. 결과는 하기 표 3에 기재하였다.
[실시예 10∼12]
실시예 1의 조건중 리파제 100mg을 넣고 초산대신 비닐초산, 초산에틸, 무수초산을 사용하여 반응시켰다. 24시간 반응후 페닐초산에틸의 생성농도를 하기 표 4에 기재하였다.
[실시예 13∼16]
15mL 바이알에 시판중인 다음 각각의 리파제 100mg을 첨가하고 2-페닐에탄올 2.5mL에 초산에틸 2.5mL를 첨가하여 30℃에서 반응을 시작하였다. 약 72시간후 결과를 하기 표 5에 기재하였다.
[실시예 18∼22]
실시에 1의 조건중 리파제 100mg을 넣고, 2-페닐에탄올 4.5mL에 0.5mL의 초산(알드리치사 제품)을 첨가하여 바이알에 주입하였다. 반응온도를 각각 30,40,50,60 및 70℃로 변화시켰다. 2시간 반응후 온도별 페닐초산에틸 생성농도를 하기 표 6에 기재하였다.
[실시예 23]
실시예 1의 조건중 초산대신 프로피온산으로 대체하였다. 생성된 페닐프로피온산에틸은 9.7분에서 검출되었다.
[실시예 24]
실시예 1의 조건중 초산대신 부틸산으로 대체하였다. 생성된 페닐부틸산 에틸은 11.1분에서 검출되었다.
이상에서 리파제 효소를 이용하여 비용매상에서 2-페닐에탄올과 유기산 또는 아실기 화합물로부터 2-페닐에탄올계 에스테르 화합물을 합성하였다.
Claims (8)
- 비용매하에서 리파제를 이용하여 2-페닐에탄올과 유기산을 30∼70℃의 온도범위에서 에스테르 반응시키는 것을 특징으로 하는 비용매상 2-페닐에탄올계 에스테르 화합물의 제조방법.
- 제1항에 있어서, 상기 유기산이 초산, 프로피온산 또는 부틸산임을 특징으로 하는 비용매상 2-페닐에탄올계 에스테르 화합물의 제조방법.
- 제1항에 있어서, 상기 리파제가 아크릴 수지와 같은 소수성 담체를 고정화된 것을 특징으로 하는 비용매상 2-페닐에탄올계 에스테르 화합물의 제조방법.
- 제1항에 있어서, 상기 2-페닐에탄올의 사용량이 유기산에 대하여 몰비로 0.01 내지 10배임을 특징으로 하는 비용매상 2-페닐에탄올계 에스테르 화합물의 제조방법.
- 비용매하에서 리파제를 이용하여 2-페닐에탄올과 아실기 갖는 화합물을 30∼70℃의 온도범위에서 트랜스 에스테르 반응시키는 것을 특징으로 하는 비용매상 2-페닐에탄올계 에스테르 화합물의 제조방법.
- 제5항에 있어서, 상기 아실기를 갖는 화합물이 비닐초산, 무수초산 또는 초산에틸임을 특징으로 하는 비용매상 2-페닐에탄올계 에스테르 화합물의 제조방법.
- 제5항에 있어서, 상기 리파제가 아크릴 수지와 같은 소수성 담체에 고정화된 것을 특징으로 하는 비용매상 2-페닐에탄올계 에스테르 화합물의 제조방법.
- 제5항에 있어서, 상기 2-페닐에탄올의 사용량이 아실기를 갖는 화합물에 대하여 몰비로 0.01 내지 10배임을 특징으로 하는 비용매상 2-페닐에탄올계 에스테르 화합물의 제조방법.
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Publications (2)
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|---|---|---|---|---|
| KR20030093609A (ko) * | 2002-06-03 | 2003-12-11 | 엔자이텍 주식회사 | 비용매 상 광학활성 1-페닐 에타놀 및 이의 에스테르 제조방법 |
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1996
- 1996-08-06 KR KR1019960032947A patent/KR0180867B1/ko not_active IP Right Cessation
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|---|---|---|---|---|
| KR20030093609A (ko) * | 2002-06-03 | 2003-12-11 | 엔자이텍 주식회사 | 비용매 상 광학활성 1-페닐 에타놀 및 이의 에스테르 제조방법 |
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